43. コロナウイルスワクチンにおけるパターン識別：自走するコロイド状ナノワームとPVAバブルの関係
2021年10月27日
mikandersen
元記事はこちら。
最近、コロナウイルスワクチンのサンプルで観察された新しいパターンが確認されました。
すなわち、図1で紹介した、博士（Campra, P. 2021）が得た画像で、フィフス カラムの第149回プログラム（Delgado, R.; Sevillano, J.L. 2021）で発表されたものです。画像を解析すると、大きな球体を先頭に、同じような大きさの小さな球体であるビーズで構成された鞭毛体が見えてきます。形状は「連鎖球菌」型の細菌を連想させるが、同属の全種を対比した結果、決定的な一致は得られなかった。
ワクチンで観察された自己運動を伴う虫のようなパターン。
図1. ワクチンで観察される自己運動する虫のようなパターン。医師によって得られた画像（Campra, P. 2021）。
図2. ナノワームは、ワクチンサンプルで観察されたように、均質なスフェロイドやコロイドでできた、あるいは大きなスフェロイドの頭を持つ遊泳型のナノロボットである。
図2. ナノワームは、ワクチンサンプルで観察されたように、均質なスフェロイドやコロイドからなる、あるいは大きなスフェロイドの頭部を持つ遊泳型のナノロボットである。コロイドはタンパク質やDNAによってビーズ状に結合しているが、使用する材料の常磁性によって、このようなことも可能である。
動画1(元記事参照).ワクチンで観察されたナノワームの動き（Campra, P. 2021)
図1で観察される物体は、実際には自走式自律型ナノロボットであり、具体的には、DNAに結合した異方性コロイドローターのスイマーであり、異なるサイズまたは類似のサイズの常磁性コロイド粒子で構成されており、（Tierno，P． Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008）の出版物「Magnetically Actuated Colloidal Microswimmers」で、実施したテストの比較（図2、ビデオ2）をご覧ください。科学文献では、「自走式コロイドマイクロワーム」など、他の名称も採用されます、参考文献（Martínez-Pedrero, F.; Ortiz-Ambriz, A.; Pagonabarraga, I.; Tierno, P. 2015）ご参照ください。
動画2(元記事参照).. コロイドビーズを用いたナノロボットの動きを初検証。(Tierno, P.; Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008)
この記事ではマイクロスケールでの開発を論じているが、ナノスケールでの開発の証拠もあり、（Verber, R.; Blanazs, A.; Armes, S.P. 2012）を参照されたい。Tierno, P.; Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008）の研究目的は、「狭い流路を制御しながら自走できる装置の実現は、マイクロ流体チップに統合する液体化学・生化学ビークルのさらなる小型化に向けて必要なステップとなる」ことです。細い溝は、明らかに研究の焦点である人体の循環器系の動脈や管である。また、その応用コンテキストである「マイクロ流体チップへの統合」を理解するための基本的な鍵も提供します。さらに、「コロイド粒子のように化学的に機能化できれば、より小さなスケールで化学電荷を結合し、送達することができる」とあり、これはワクチンにおけるこうした物体の目的と考えることができるだろう。
Tierno, P.; Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008）の論文では、粘性と流体の流れの問題、すなわち運動が行われる媒体を克服できるスイマーが開発されています。血液については言及していないが、低レイノルズ数（Re）条件で動作させるという彼らの関心から推測することができる。例えば、一般的な血流の値は2,000であり、4,000にもなる心臓内の血流とは大きく異なることが報告されている（Ghalichi, F.; Deng, X.; De-Champlain, A.; Douville, Y.; King, M.; Guidoin, R. 1998; Ku, D.N. 1997）。この最初の実験では、2つの常磁性ポリスチレンコロイドをストレプトアビジン（タンパク質-タンパク質相互作用を促進する4量体タンパク質）でコーティングし、直径2.8μmと1.0μmの2つのスイマー構成としました。著者らは、「我々の実験プロトコルを用いることで、ダブレット、トリプレット、あるいは高次のマルチプレットを持つ粒子を得ることができた」と認めている。また、より大きな鎖やクラスターなど、より複雑な構造を構成することも可能です」このことから、下図のように、より多くのビーズを持つスイマーが存在することがわかります。
著者らは、「我々の実験プロトコルを用いることで、ダブレット、トリプレット、あるいはより高次のマルチプレットを持つ粒子を得ることができた」と認めている。さらに、鎖や大きなクラスターなど、より複雑なアーキテクチャを構築することも可能」であり、図2に示すように、より多くのビーズを持つスイマーが見つかるのも納得できる（Tierno, P. 2014）も参照されたい。コロイドを結合させるためにストレプトアビジンを使用し、これが「ビオチン末端のcDNA鎖」に結合することで、図4のような一貫したビーズ鎖を作ることができるのである。また、このナノワームの運動ダイナミクスについては、(Li, D.; Banon, S.; Biswal, S.L. 2010)の研究でも紹介されている。
水溶液中での磁場誘起ナノロボットの移動の模式図。制御された回転が生み出され、空間の3軸すべてでモーションコントロールが可能です。
図3. 水溶液中でのナノロボットの磁場誘起運動の模式図。空間の3軸の動きをコントロールできる制御された回転が生み出されます。(Tierno, P.; Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008)
DNA、タンパク質、磁性を利用したコロイド結合のスキーム。
図4. DNA、タンパク質、磁性によるコロイド結合のスキーム（Dreyfus, R.; Baudry, J.; Roper, M.L.; Fermigier, M.; Stone, H.A.; Bibette, J. 2005).
図5に示すように、エッチングされた回路内のマイクロチャネル間の経路を泳ぎで再現することができ、その動作精度は非常に高い。これは、電磁波（マイクロ波）が、これらの物体を無線で制御し、目的のターゲットに向けるのに適していることを示している。実際、主任研究員のピエトロ・ティエルノはプレスリリース（University of Barcelona.2008）で、「これらの粒子の化学表面を修飾し、磁場によって細胞や標的構造に接触するまで誘導することは非常に簡単である」と述べている。このようにして、生物学的標的を選択する能力の高い新世代のトランスポーターを設計することができるのです」と述べています。
水溶液に浸された回路内のナノロボットの軌跡
図5 水溶液に浸された回路におけるナノロボットの軌跡。磁界によってワイヤレスで得られる動きの制御と精度にご注目ください。(Tierno, P.; Golestanian, R.; Pagonabarraga, I.; Sagués, F. 2008)
バラエティ豊かなコロイドスイマー
Tierno, P. 2014）が磁気コロイドの進歩に関するレビューで紹介したコロイド型スイマーの種類の多さは、明らかにされています。図6は、コロイドの組み合わせ、鞭毛、運動が完全に同定され、特徴づけされたカタログである。図1の画像は図6aのモデルに相当しますが、ワクチンサンプルの動画1では、他のモデルも観察され、具体的には図6iのモデルが観察されます。ここで表現された他の泳法の存在や、他の組み合わせでも、次節で説明する自己組織化能力を考えると、否定はできない。
コロイドスイマーカタログ
図6. コロイドスイマーのカタログ。(ティエルノ、P. 2014)
Tierno, P. 2014）の言葉を借りれば、図6は「最近作られた磁気らせんのほとんどを、作用磁場を中央の列に示している」と述べられている。共通の特徴は、一様で時間依存性のある磁場を用いることで、粒子の純運動は勾配の存在の結果ではなく、振動や回転が直進運動に変換される整流プロセスから生じることである。1）コロイドユニットの柔軟性（a-c）、2）形状のらせん性（d-f）、3）境界への近接性（g-j）」主に3つの戦略で成功を収めています。これは、定義された標的臓器や組織に薬物を輸送する目的で、このような泳ぐナノロボットをワクチンに含めることが可能であることを示しています。
このナノワームは、ポリマーゲル、すなわちメタクリル酸2-ヒドロキシプロピル（PHPMA）、グリセロールモノメタクリレート（PGMA）によって特徴づけられています（図7参照）。 この組成には、高い強度、構造完全性、水性溶液での優れた性能という利点があります。ワクチンから得られた画像の一部に、この種のナノワームが観察された可能性は高いが、現在検証中である。
ポリマーベースのゲルナノワームは、水性媒体中でかなりの飽和状態になると、菌糸の形になることがある。
図7. 高分子ゲルナノワームは、水性媒体の飽和度が高いと、菌糸形態をとることができる。e)とf)では、小胞の形成が観察され、これはおそらくワクチンサンプルに取り込まれたものであろう。(Verber, R.; Blanazs, A.; Armes, S.P. 2012)
コロイドとPVAの自己組織化
コロイドの分野で最も研究されている特徴のひとつに、まるで積み木のように自己組織化することが挙げられる。これには様々な方法があり、（Tierno, P. 2014）の研究によると、a）ストレプトアビジンでコーティングした常磁性コロイドとビオチン付きDNA鎖を用いる方法（前例）、b）吸収したポリアクリル酸（PAA）とビスビオチン-ポリエチレングリコール（PEG）分子で連結した柔軟な磁気フィラメントを用いる方法、c）図8参照、シリカで機能化した硬い磁気チェーン用いる方法、がある。
図は、コロイドスイマーの自己組織化のさまざまな方法を示している。表a）には、磁場結合コロイド、DNA鎖、タンパク質を示した。ボックス(b)と(c)では、柔軟な磁気フィラメントが見られます。
図8. 図は、コロイドスイマーの自己組織化のさまざまな方法を示している。ボックス(a)には、磁場で結合したコロイド、DNA鎖、タンパク質が示されている。ボックス(b)と(c)では、柔軟な磁気フィラメントが見られます。これはボックス（d）でも見られ、球状のコロイドと自己組織化されている。表e)とf)は、Fe3O4マグネタイトのスフェロイドが、シリコンで機能化されると、半剛性の鎖やビーズを形成することを示している。(ティエルノ、P. 2014)
このように、自己組織化の可能性は、すでに知られている他の物質、すなわちカーボンナノチューブを考慮すると、ますます広がります。実際カーボンナノチューブは、その磁気特性のおかげで、コロイドのビーズや鎖を作るためのガイドとして機能し、テスラフォレシスによる結合を実現します（Bornhoeft, L.R.; Castillo, A.C.; Smalley, P.R.; Kittrell, C.; James, D.K.; Brinson, B.E.; Cherukuri, P. 2016｜Liu、 L.; Chen, K.; Xiang、 N.; Ni, Z. 2019）。これは、図6のボックスc）に示されており、（Tierno, P. 2014）は、常磁性を示すならば、フィラメントからマイクロスフィアを取り付けることができることを示している。したがって、カーボンナノチューブがコロイドワーム（実際には自走する自律型ナノロボット）を形成するためのガイドとして機能する可能性は十分にある。図9の模式図に示すように、さまざまな材料のコロイド球をカーボンナノチューブで紡いで、磁場で操作可能なナノワーム状の構造を形成することが可能である。
Tierno, P. 2014）が言及した、テスラフォレシスを提唱した磁場によって繊維を介して微小球を接合する組立実験に注目してください。その手順は、コロイドの研究で適用されたものと同様である。
図9. Tierno, P. 2014）が言及した、テスラフォレシスを提唱した磁場によって繊維を介して微小球を接合する組立実験に注目してください。その手順は、コロイドの研究で適用されたものと同様である。このことは、カーボンナノチューブが、ワクチンサンプルに含まれるいくつかの物質、例えばPVAディスクや他の常磁性物質とコロイド鎖を作るのに利用できる可能性を示唆している。左下のボックスは、Zandre Botha博士が(Peters, S. 2021)のプログラムで取得した画像に対応する。右下のボックスは、Dr. (Campra 2021)によって得られた画像に対応する。
なぜなら、ナノロボットは水溶液中で環境に存在する関連物質から自己組織化し、乱れた、あるいはカオス的な集合体を形成することができ、それはc0r0n@v|rusワクチンに見られるようなものだからだ。このように、ワクチンサンプルで観察された球状物質のうち、PVA（ポリビニルアルコール）の泡のようなパターン（図9、下枠参照）をカーボンナノチューブに同化させ、移動体を形成することが可能である。実際、このことは（Yao, Z.C.; Yuan, Q.; Ahmad, Z.; Huang, J.; Li, J.S.; Chang, M.W. 2017）のPVAに関する研究でも一部実証されており、「最近では、ヤヌス構造、編組構造、コアシェル構造をエンジニアリングしてES（エレクトロスピニング加工）による繊維構造の多様化が実証されている」と述べられている。これらの構造に加えて、ビーズ状の繊維も貴重なアーキテクチャーとして浮上しているが、その均一性は完全なエレクトロスパンのそれとは大きく異なっている。ビーズ状繊維は、（ESを使用する場合）低ポリマー濃度の溶液を展開することで調製するのが一般的である」。すなわち、PVAビーズ繊維（コロイド）は、生物医学的な抗がん作用のためのドラッグデリバリーツールである（Zhang, Y.; He, Z.; Yang, F.; Ye, C.; Xu, X. Wang, S.; Zou, D. 2021）、さらにはよく知られたキトサンとの組み合わせによる組織再生（Grande-Tovar, C.D.; Castro, J.I.; Valencia, C.H.; Navia-Porras, D.P.; Mina-Hernández, J.H.; Valencia, M.E.; Chaur, M.N. 2019）にも期待されます。図10に見られるように、c0r0n@v|rusワクチンで観測されたパターンが科学文献で2番目に識別されるのはこの時点である。
科学文献とワクチンサンプルで観察されたPVA（ポリビニルアルコール）の比較。また、ハイドロゲル状のPVAバブルのプロファイルとその入射角も見ることができ、解析した画像の形状との整合性もある。
図10. 科学文献とワクチンサンプルで観察されたPVA（ポリビニルアルコール）の比較。
また、ハイドロゲル状のPVAバブルのプロファイルとその入射角も見ることができ、解析した画像の形状とも適合している。右上のボックスは、Zandre Botha博士が(Peters, S. 2021)のプログラムで取得した画像に対応する。右下のボックスは、Dr. (Campra 2021)によって得られた画像に対応する。
PVA（ポリビニルアルコール）の特性を分析することで、その導電性能力（Chaudhuri, B.; Mondal, B.; Ray, S.K.; Sarkar, S.C. 2016）や、他の材料と組み合わせたときの電極としての機能（Liu, S.; Zheng, Y.; Qiao, K.; Su, L.; Sanghera, A.; Song, W.; Sun, W.; Sun, S., S.2016) がわかってきました。 Song, W.; Sun, Y. 2015）、特に多層カーボンナノチューブ、ひいてはグラフェンが浴びせられたりコーティングされたりしている（Malikov, E.Y.; Muradov, M.B.; Akperov, O.H.; Eyvazova, G.M.; Puskás, R.; Madarász, D.; Kónya, Z. 2014）．このことから、PVAバブルはハイドロゲルの状態でも磁場や電流によって制御・誘導されやすいことが推測される。さらに、毛細管現象と磁気によってPVAバブルビーズ、さらにはバブルクラスターが形成され、ヤヌス効果によって各バブルが反対極を持っており、他のバブルを引き付けたり移動する可能性も考えられる（Jian, H.... Qi, Q.; Wang, W.; Yu, D. 2021｜ワン, M.; ユ, D.G.; Li, X.; Williams, G.R. 2020).
動画3 (元記事参照). PVAの気泡の形成。(Jian, H.; Qi, Q.; Wang, W.; Yu, D. 2021)です。
書誌情報
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2. カンプラ、P. (2021)。ファイザー社とアストラゼネカ社のワクチン内容の未発表画像 https://odysee.com/@thefifthcolumn:8/IM%C3%81GENESIN%C3%89DITASCONTENIDOVACUNAS:9
3. Chaudhuri, B.; Mondal, B.; Ray, S.K.; Sarkar, S.C. (2016). 生物学的応用が期待できる新規の生体適合性導電性ポリビニールアルコール（PVA）-ポリビニールピロ リドン（PVP）-ハイドロキシアパタイト（HAP）複合足場材です。Colloids and surfaces B: Biointerfaces, 143, pp.71-80。 https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.03.027
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13. Malikov, E.Y.; Muradov, MB; Akperov, OH; Eyvazova, G.M.; Puskas, R.; Madarasz, D.; Konya, Z. (2014). ポリビニルアルコールベースの多層カーボンナノチューブナノコンポジットの合成と特性評価. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 61, p. 129-134。https://doi.org/10.1016/j.physe.2014.03.026。
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